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Celebrando al vikingo: Gilbert Levin recuerda la búsqueda de vida en Marte

Anonim

Hoy, hace cuarenta años, la primera de las dos sondas de aterrizaje del Proyecto Viking de la NASA aterrizó en el planeta Marte.

El colaborador de Discover, el Dr. David Warmflash, habló con el Dr. Gilbert Levin, cuyo experimento de Liberación etiquetada (LR) fue uno de los tres instrumentos entregados por los módulos de aterrizaje Viking para buscar microorganismos marcianos en 1976.

A la edad de 92 años, Levin es el único sobreviviente de los tres experimentadores de biología y mira hacia el 2020 cuando espera tener otro instrumento en la superficie marciana en busca de vida.

Descubrir: ¿Cómo comenzó el experimento de detección de vida de Lanzamiento etiquetado?

Gilbert Levin: Cuando era ingeniero de salud pública para el estado de California en 1951, una de mis responsabilidades era determinar la región contaminada por aguas residuales de la Bahía de Santa Mónica y establecer límites de cuarentena para los nadadores.

Para determinar el área contaminada en constante cambio causada por la descarga de unos 300 millones de galones por día de las aguas residuales solo parcialmente tratadas de Los Ángeles, llevé muestras del agua de la Bahía al laboratorio para un análisis bacteriológico. El problema fue que el ensayo tardó hasta tres días. Los microorganismos tuvieron que reproducirse lo suficiente para hacer burbujas visibles en los tubos de ensayo a partir de los gases que exhalaban. Informar los resultados a mí tomó tres días más. Para cuando tuve los análisis, tenían un valor histórico. Se me ocurrió reducir el tiempo de ensayo mediante la incorporación de radioisótopos en los medios de prueba microbiológicos.

La próxima vez que tomé un puesto de ingeniero de salud pública en el Distrito de Columbia en 1952, mi jefe, el Dr. Daniel Seckinger, Director del Departamento de Salud Pública, me permitió desarrollar mi idea en la Escuela de Medicina de Georgetown, que solicité y Obtuvo una beca de investigación de la Comisión de Energía Atómica. El experimento funcionó de inmediato, reduciendo el tiempo transcurrido para la prueba a aproximadamente una hora.

La cantidad diminuta de gas radiactivo producido a partir del nutriente de carbono 14 que alimenta a las bacterias contaminantes fue suficiente para que los microbios produzcan cantidades detectables de gas radiactivo.

Debe haber sido un gran avance para las pruebas de agua, pero ¿cómo llegó la idea a la misión Viking de la NASA en Marte?

GL: En una fiesta de Navidad, conocí a Keith Glennan, el primer Administrador de la NASA. Durante un martini le pregunté si la NASA alguna vez tuvo la intención de buscar vida en Marte. Dijo que sí, así que le describí mi prueba de carbono 14. Le gustó y me invitó a reunirme con el Dr. Clark Randt.

El Dr. Randt me escuchó y sugirió que presentara una propuesta para una subvención de la NASA. Yo si. En 1959, recibí mi primer subsidio de la NASA para desarrollar “La sonda bioquímica radioisotópica para vida extraterrestre”. Luego de 10 años de investigación científica y luego diez años más de desarrollo de instrumentos antes de aterrizar el experimento en Marte. Durante ese período, el nombre del experimento cambió de "Gulliver", mi designación, a "Lanzamiento etiquetado", la elección más burocrática de la NASA, que pensaba que reflejaba mejor cómo funcionaba el experimento.

¿Cómo fue que la NASA seleccionó los experimentos de biología para Viking ? ¿Cómo hizo el corte el LR?

GL: La NASA solicitó y patrocinó el desarrollo de aproximadamente 20 experimentos de detección de vida de la industria, universidades, otras instituciones de investigación y la NASA.

Después de un período de desarrollo de diez años, durante el cual cada concesionario tenía que competir anualmente para obtener apoyo, la NASA solicitó nuevas propuestas para el desarrollo de experimentos para la misión Viking (entonces llamada "Voyager"). Un panel de expertos de la NASA realizó la selección final de cuatro instrumentos de detección de vida. Fue un período de competencia muy intenso, sujeto nuevamente a una nueva licitación anual por otros diez años.

Al final del período de desarrollo, uno de los experimentos, la "Trampa del lobo", de Wolf Vishniac, fue eliminado por la NASA debido a las limitaciones de costo y peso. Fue la que se seleccionó para su exclusión porque se consideró que era demasiado rica en agua, una sustancia que se cree que es muy escasa en Marte, si es que existe. Los tres instrumentos supervivientes se empaquetaron en un espacio del tamaño de una caja de zapatos.

¿Puedes contarles un poco a los lectores sobre Wolf Vishniac? Aquellos que han visto la serie original de Cosmos pueden recordar el relato de Carl Sagan sobre la trágica muerte de Vishniac después de colocar varios dispositivos de prueba en busca de microorganismos en la Antártida como parte del desarrollo de Viking, pero debe haber trabajado muy de cerca con él.

GL: Wolf era un científico encantador, muy brillante y amable. Era hijo del famoso fotógrafo europeo Roman Vishniac, conocido por sus fotos de los pobres judíos antes del Holocausto. Wolf sirvió en mi comité de la NASA para desarrollar experimentos apropiados para el biosatélite, y vino a visitarme desde la Universidad de Rochester, donde era profesor de biología, al menos una vez por trimestre.

Su "Trampa del lobo" fue el primer experimento de detección de vida extraterrestre financiado por la NASA (mi "Gulliver" fue el segundo). Solíamos bromear sobre qué aeropuerto podría estar lo suficientemente libre de nieve para que él regrese a Rochester después de sus visitas de invierno a mi laboratorio de DC: ¡Rochester, Syracuse o Albany!

Wolf argumentó en contra de la afirmación de Norman Horowitz de que el valle seco de la Antártida era estéril. Para demostrar lo contrario, Wolf fue a la Antártida para examinar el suelo en busca de microorganismos, incluso con mi método LR, que improvisé para que él lo llevara. Desafortunadamente, cuando estaba recuperando muestras para la prueba LR, se deslizó por un acantilado de 1, 000 pies y fue asesinado instantáneamente. Finalmente obtuvimos las muestras de nuevo, eran positivos para los microorganismos, pero sus lugares de origen se habían perdido al transferirlos, por lo que no pudieron publicarse como la evidencia que Wolf buscó. Experimentadores posteriores han confirmado y publicado sobre microorganismos en el valle seco. Todavía me siento culpable por la muerte de Wolf, porque fue mi experimento el que la causó.

¿En qué se diferenció tu diseño para el instrumento volado en Viking del que habías desarrollado inicialmente en Georgetown para usarlo en pruebas de aguas de la Tierra?

GL: Aumenté enormemente el ya corto tiempo de respuesta inyectando solo una gota del nutriente radioactivo en el suelo en lugar de agregar una pequeña cantidad de suelo a un tubo de ensayo de nutriente líquido. Al no tener que saturar un gran volumen de líquido, el gas radioactivo producido evolucionó de inmediato y fue detectado fácilmente por los detectores beta de estado sólido, en lugar de los detectores de radiación más difíciles originalmente utilizados.

Luego, Pat Straat y yo aumentamos el atractivo del experimento hacia posibles microorganismos marcianos al agregar nutrientes adicionales. Cada uno agregado fue un compuesto de Miller-Urey, compuestos orgánicos que se cree que existieron en la Tierra primitiva. Se pensaba que estos químicos simples, pre-biológicos también se originaron en Marte. Sin embargo, antes de la selección, cada nutriente se probó por separado contra muchos tipos de microorganismos para asegurarse de que se obtuvieran las respuestas. Dos de los compuestos seleccionados ocurrieron como isómeros ópticos (zurdos y diestros, formas de "imagen espejo", es decir, tenían "quiralidad").

La vida en la Tierra prefiere casi exclusivamente los aminoácidos zurdos y los carbohidratos diestros. Esperábamos ofrecer las moléculas quirales por separado al suelo marciano, pero la NASA dijo que no había suficiente peso ni espacio suficiente. Así que incluimos las dos formas quirales de los dos isómeros para asegurarnos de que no nos perdimos la vida marciana, que podría tener una preferencia quiral diferente a la nuestra.

La separación de los isómeros habría sido muy útil para distinguir la respuesta como biológica frente a química, ya que los productos químicos reaccionan igual a los dos isótopos de un compuesto. Esto podría haber excluido los 40 años de debate que rodearon la prueba Viking LR.

Finalmente, detectó la liberación de gas en el LR en los dos sitios de aterrizaje donde las sondas Viking probaron la suciedad de Marte. Las muestras de control no produjeron la misma reacción que las muestras no calentadas, y usted ha publicado muchos artículos en los que se demuestra que esto probó la existencia de vida marciana.

Aún así, muchos investigadores han pensado que la reacción debe haber sido química, no biológica. Has estado en constante debate con ellos durante 40 años y los detalles son demasiado para incluirlos aquí. Sin embargo, la suciedad que reacciona con la selectividad quiral cambiaría dramáticamente la imagen. ¿Ha intentado enviar un LR actualizado a Marte con los compuestos de prueba zurdos y diestros separados?

GL: Sí, los detalles de los muchos agentes no biológicos propuestos para explicar los resultados de LR son demasiado para incluir aquí. Basta con decir que ninguno fue aceptado por un consenso de biólogos del espacio, y cada explicación química propuesta ha sido refutada.

Otra cosa a tener en cuenta es que de los miles de pruebas de LR en los suelos de la Tierra, cultivos de microorganismos puros, mixtos y silvestres, ninguno ha producido un falso positivo o falso negativo. ¡Es una calificación bastante sorprendente para cualquier experimento!

Pat y yo presentamos varias propuestas de LR quirales a la NASA a lo largo de los años, pero siempre fueron rechazadas con la afirmación de que no se financiarían pruebas de detección de vida. Ahora estamos viendo si podemos adaptar el experimento HABIT en ExoMars 2020 para incorporar el LR. Este sería el primer experimento enviado de regreso a Marte para buscar la naturaleza de la respuesta positiva de Viking LR en los 40 años desde Viking.

Sin embargo, tengo otro hierro en el fuego. Barry DiGregorio y yo, ambos asociados con la Universidad de Buckingham (Reino Unido), junto con Robert Dorn, Universidad Estatal de Arizona, y Robert Lodder, de la Universidad de Kentucky, en 2015 propusieron "Una búsqueda de comunidades microbianas endolíticas e hipolíticas existentes", a la NASA .

La propuesta exige que Curiosity tome imágenes de primer plano y alta resolución de superficies de rocas recién rotas cuando Curiosity rodó sobre las rocas. Las imágenes se compararían con las de los microorganismos endolíticos terrestres que se encuentran viviendo a casi un centímetro debajo de las superficies de roca en climas congelados. Luego, la capacidad de análisis químico de Curiosity analizaría la composición de la roca que tiene las características, si se encuentran. Aunque la NASA rechazó la propuesta, en marzo de 2016 anunció que estaba dirigiendo a Curiosity para llevarla a cabo como parte de una misión extendida.

Las imágenes apenas comienzan a estar disponibles. Estamos encantados con este desarrollo, incluso si no obtenemos el crédito.

¿Eres un defensor de una misión de retorno de muestra de Marte?

GL: Abogo por una misión de muestra de retorno a Marte, ¡pero no a la Tierra! Estoy seguro de que el suelo marciano contiene microorganismos, así que, ¿por qué traerlos aquí cuando no sabemos si son patógenos para la vida terrestre? En un estudio de muestra de Marte de retorno que hice para la NASA hace mucho tiempo, propuse llevar las muestras a la Luna oa una estación espacial en órbita donde pudieran ser examinadas con seguridad.

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